Luận án Tiến sĩ: Nước dâng do bão và gió mùa khu vực Vịnh Bắc Bộ (Phạm Trí Thức)

Phạm Trí Thức NGHIÊN CỨU ĐẶC DIEM NƯỚC DANG DO BAO VÀ GIO MÙA KHU VUC BIEN VEN BO VỊNH BẮC BỘ LUAN AN TIEN Si HAI DUONG HOC Ha Nội - 2021 Phạm Trí Thức NGHIÊN CUU DAC DIEM NƯỚC DANG DO BAO VÀ GIO MUA KHU VUC BIEN VEN BO VINH BAC BO Chuyên ngành: Hải dương học Mã số: 9440228.01 LUẬN ÁN TIEN SĨ HAI DUONG HOC NGUOI HUONG DAN KHOA HOC 1. Dinh Van Manh 2. Nguyễn Bá Thủy Hà Nội - 2021 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các sô liệu, kêt quả trình bày trong luận án trung thực và chưa từng được ai công bô trong bat kì công trình nào khác.

Tác giả luận án Phạm Trí Thức LỜI CẢM ƠN Luận án được hoàn thành tại Khoa Khí tượng Thủy văn và Hải dương học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS. Đinh Văn Mạnh và PGS. Tác giả xin bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc tới hai Thầy đã tận tình giúp đỡ và hướng dan dé tác giả hoàn thành luận án. Tác giả xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới các thầy cô Bộ môn Khoa học và Công nghệ biển, Khoa Khí tượng Thủy văn và Hải đương học, Phòng Sau Đại học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội, cơ quan công tác Học viện Hải quân - Quân chủng Hải quân, cơ quan quản lí Doan 871- Tổng cục Chính trị - Bộ Quốc Phòng đã giúp đỡ, ủng hộ và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tác giả trong quá trình học tập và thực hiện luận án.

Nhân dip này, tac gia cũng xin được bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc tới các nhà khoa học, các thây, cô và đồng nghiệp với tình cảm và lòng chân thành đã động viên, giành nhiều thời gian và công sức giúp đỡ, đóng góp những ý kiến quý báu trong suốt quá trình nghiên cứu thực hiện luận án. Cuối cùng, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn đến bố mẹ, vợ con và gia đình đã quan tâm, động viên, khích lệ, ủng hộ và tạo điều kiện thuận lợi dé tác gia yên tâm thực hiện và hoàn thành luận án. Tác giả luận án Phạm Trí Thức MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN 9050912527. | DANH MỤC CÁC CHU VIET TẮTT.---- + +k+EE+E£EEEEEEE+EEEE+EeEkrkerxrrerke 4 CÁC THUẬT NGỮ SỬ DỤNG TRONG LUẬN ÁN.---- c5s+cecs2 5 DANH MỤC CÁC HINH VE, SƠ DO.

5S tt E121 EEEExeErrxrkrree 6 DANH MỤC CÁC BẢNG. Tính cấp thiết của dé tài.----¿- 2 z tk ExE 2121711121121 re, 10 2. Mục tiêu nghiên cứu của luận ắn. Phạm vi và đối tượng nghiên cứu.------:- + 5z+cz+zz+£z+zxsrxerxersee 14 4.

Điểm mới của luận án.--- 2-2 £+£+S£+EE+EE+EE£EEEEEEEEEEEEExrrkerkerkeee 14 5.Y nghĩa khoa học và thực tiỄn. Cấu trúc của luận án.---¿ 2+ ©+£+k+E+SEEE2EEEEEEEEEEEEEEEEEEErkrrrrrrei 15 Chương 1. TONG QUAN NGHIÊN CUU VE NƯỚC DÂNG. Nghiên cứu nước dâng ở Ngoal HƯỚC.

Nghiên cứu nước dâng ở trong THƯỚC. --- S- + +skseeeeerseeree 22 Kết luận chương Ì.--cscs se ©eeSee+keEkEkEkeereetkerkrkerkerrrrrerrerrerrerre 27 Chương 2. SO LIEU VÀ PHƯƠNG PHÁP PHAN TÍCH, TÍNH TOÁN 1990. Số liệu quan trắc mực nước, dit liệu bão/ ATND và gió mùa.

Số liệu mực nước, gió và khí áp tại các trạm khí tượng hải văn. - ch HH TH nh 29 2. Dữ lIỆU BIO TUG. SGK HH ket 31 2.

Phuong pháp phân tích, tính toán nước dâng. Phương pháp tách nước dâng từ số liệu mực nước thực ẩo. Mô hình tích hợp thủy triéu, sóng và nước dâng do bão (mô hình SUWAT). Mô hình bão giải tích (Fujita- 1952).--- scs+cetxe+xe+xezrsrsee 44 2.

Mô hình dự báo số trị khí tượng (WRF). MỘT SO ĐẶC DIEM NƯỚC DANG TRONG KHU VUC BIEN VEN BO VINH BAC BO QUA PHAN TICH SO LIEU (0000901755. Đặc điểm khu vực vịnh Bắc BO. Đặc điểm vẻ địa hình.

Đặc điểm về khí tượng, hải VĂN .---- 2 2+ce+cs+ckertertesresrssred 49 3. Đặc điểm nước dâng trong khu vực biển ven bờ vịnh Bắc Bộ qua phân tích số liệu thực đO.-- 2-22 +¿©5++2+2£++Ex2E++Ex+zzxerxezrxerxeerxee 54 3. Đặc điểm nước dâng tại các trạm ven bở vịnh Bắc Bộ và tan suất xuất hiện nước dâng do các nguyên nhân khác nhau. Nước dâng do bão trong khu vực biển ven bờ vịnh Bắc Bộ.

Nước dâng do gió mùa trong khu vực biển ven bờ vịnh Bắc Bộ. 74 Kết luận chương Ä. - s- << ©e< Set EteEkEkekEEEkEkEkerkerrrrkrrkerkrrerrerree 85 Chương 4. ĐẶC DIEM NƯỚC DANG DO BAO VA DO GIÓ MÙA TRONG KHU VUC BIEN VEN BO VINH BAC BO QUA MO PHONG SỐ.

Nước dâng đạt đỉnh xuất hiện sau khi bão đã đồ bộ nhiều giờ trong khu vực biển ven bờ vịnh Bắc Bộ.- ¿2 +s+s+EEE+E+ESEEEE+EvEertzxrrsrs 86 4. Hiện tượng nước dâng đạt đỉnh xuất hiện sau khi bão đã đồ bộ MICU gÌÒ:. Nguyên nhân gây nên nước dâng dat đỉnh xuất hiện sau khi bão đã đồ bộ nhiễu giờ. Nguyên nhân xuất hiện nước dâng đáng kể tại những điểm xa vị tri bão đồ bộ trong khu vực biển ven bờ vịnh Bắc Bộ.

Mô phỏng nước dâng do gió mùa trong khu vực biển ven bờ 80:77. Đợt nước dâng ngày 3 ]/I(/20 Ï7. Dot nước dâng ngày 21-22/12/2017. Đặc điểm nước dâng do gió trung bình các tháng.

107 Kết luận chương 4.-o- se ccececeekkeEkeEkeEketterkrrkrrkerkerrrrrrrrerrerrerree 111 KET LUẬN VA KIEN NGHỊ,. 2-2 ssscssecsseesseesseessee 112 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIÁ LIÊN QUAN DEN LUẬN AN .5- 5c 5< se ccscsserserserseesecse 114 TÀI LIEU THAM KHAO .-- 2-5 5° 5£ 5< ©s<ss£ssessesseeseessese 115 DANH MỤC CÁC CHỮ VIET TAT ADCIRC_ | Mô hình hoàn lưu ven bờ [Advanced CIRCulation] ATNĐ Áp thấp nhiệt đới NCEP Trung tâm Dự báo Môi trường Quốc gia của Mỹ [National Centers for Environmental Prediction] ROMS-2D | Mô hình hải đương khu vực 2 chiêu [The Regional Ocean Modeling System] SPLASH_ | Chương trình đặc biệt dé tính toán nước dâng do bão [Spesical Program to List Amplitude of Surge from Huricanes] SLOSH _ | Mô hình tính nước dâng do bão cho khu vực ven biên, bién và hô [Sea, Lake, and Overland Surges from Hurricanes] SuWAT | Mô hình tích hợp thủy triều, sóng biển và nước dâng bão (Surge Wave and Tide) SWAN Mô hình mô phỏng sóng vùng ven bờ [Simulating Waves Nearshore] WRF Mô hình nghiên cứu va dự bao khí tượng [Weather Research and Forecast Model] WMO Tô chức Khí tượng thê giới [World Meteorological Organization] CÁC THUẬT NGỮ SỬ DỤNG TRONG LUẬN ÁN TT Thuật ngữ Y nghĩa Khoảng thời gian xuất hiện nước dâng có độ lớn 1 | Đợt nước dâng | từ 25 cm trở nên do các nguyên nhân khác nhau (như bão, gió mùa. 2 Nước dâng Nước dâng lớn nhất xuat hiện tại một vị trí đạt đỉnh trong thời gian bão/ ATNĐ ảnh hưởng. 3 Nước dâng Nước dâng xuất hiện do tác động trực tiếp do gió mùa của gió mùa gây nên.

; Hiện tượng nước dang tai vùng ven bờ do tac động Hiệu ứng _ 4 cua dòng chảy mạnh gây bởi gió có cường độ mạnh Ekman. thôi theo hướng ôn định. Dao động của mực nước biến và Đại Dương 5_ | Sóng dài có chu kỳ dao động cỡ phút trở lên (độ dài sóng lớn hơn nhiêu lân so với độ sâu của biên). DANH MỤC HÌNH VE, SƠ DO Hình 1.

(a) Phân bố bão và nguy cơ nước dâng do bão tại các khu vực ven biên Việt Nam và (b) Độ lớn nước dâng do bão đã xảy ra và có thê xảy ra theo từng đoạn bờ biển Việt Nam.----2- 2-2 sz+zscxzze 11 Hình 2. Ngập lụt do nước dâng bão Kalmaegy-14 kết hợp với triều cường tại: (a) TP. Hạ Long và (b) Đồ SOM ececcscssssesesesssesescsesesesecseeeeeees 13 Hình 3. Hình ảnh ngập lụt do nước dâng do gió mùa trong đợt triều cường ngày 31/10/2017 tại Cửa Lò-Nghệ An.

VỊ trí các trạm quan trắc mực nước trong khu vực biển ven bờ vịnh Bắc BỘ,. Quy trình tách nước dâng ra khỏi số liệu mực nước thực đo. Sơ đồ tích hợp của mô hình SuWAT cho lưới lồng 3 lớp. Trường độ sâu và miền tinh của 3 lưới lồng.

Minh họa các thành phan trong công thức tinh vận tốc gió. Miền tính của mô hình WRF mô phỏng trường gió và khí áp trong bão Kalmaegy (9/2 ͈4). - -- + s1 x19 19 v1 ng ng nếp 46 Hình 3. Bản đồ địa hình khu vực vịnh Bắc Bộ.---cc:-cs+ 49 Hình 3.

Hoa gió tại một số trạm ven bờ vịnh Bắc Bộ tháng | va tháng 7. Tỉ lệ bão xuất hiện trên Biển Đông theo tốc độ gió trong giai đoạn từ 1960-2Ö18.- G3 111219911911 1121 nh nh nh ng ng nư52 Hình 3. Dao động mực nước, thủy triều và nước dâng tại trạm Hòn Dấu từ ngày 03-05/10/1989 trong thời gian bão Angela-89 ảnh hưởng. Minh họa cách xác định vị trí và thời điểm bão đồ bộ.

Phân bố tan suất xuất hiện nước dâng do các nguyên nhân tại các trạm trong khu vực biển ven bờ vịnh Bắc Bộ. Dao động mực nước trong bão Niki-96 tại trạm Hòn Dấu. Dao động mực nước trong bão Becky-90 tại trạm Hòn Ngư. Dao động mực nước trong bão Ketsana-09 trạm Sơn Trà.

Nước dâng tại tram Hòn Dấu trong bão Washi-05 dé bộ vào Nam Định lúc 10” 31/7/2005,.--¿- 2 + ©s+Ek+EE+E£E£EEEEEEEEEEErEerkerkereee 70 Hình 3. Nước dâng lớn xuất hiện tại trạm Hòn Dấu: (a) trước khi bão Irving-89 đồ bộ vào Thanh Hóa và (b) sau khi bão Winnie-64 đồ bộ vào Quảng Nĩnh. Hình thé thời tiết và diễn biến mực nước trạm Hòn Dấu, Hòn Ngư và Son Trà trong các đợt nước dâng. Trường gió, khí áp ngày 28-3 1/10/2017.

Trường gió, khí áp ngày 19-22/12/2017. Sơ đồ đường đi của bão Kalmaegy- Ì4.-- 2-2-2 s+cx+zsezss 87 Hình 4. Dao động của mực nước tông cộng, thủy triều và nước dâng trong bão Kalmaegy-14 ảnh hưởng tại trạm Hòn Dau (a) và Hòn Ngư (b). Dao động của nước dâng với vận tốc gió (a) và nước dâng với khí áp (b) tại trạm Hòn Dấu trong bão Kalmaegy- l4.

So sánh nước dâng tính toán với số liệu quan trắc tại trạm Hon Dau (a) và Hòn Ngư (b) trong thời gian bão Kalmaegy-14 ảnh hưởng. Phân bố nước dâng bão lớn nhất trong bão Kalmaegy-14: (a) Sử dụng trường gió, khí áp từ mô hình bão giải tích, (b) theo mô hình WRIE. - ó- Án TH TH TH Thu TH ng nàn rưệt 91 Hinh 4. So sanh khi 4p (a) va van tốc gió (b) tính từ mô hình WRF, mô hình Fujita với số liệu quan trắc tại trạm Hòn Dấu trong bão Kalmaegy-14 oo.

eee eeccceesecessceeeseeeeeneceeaeeceeeceeaeeceeeeseeeeesaeeeeanees 91 Hình 4. Phân bố trường gió và nước dâng tại các thời điểm: bão đồ bộ (a); sau khi bão đồ bộ 4 giờ (b); sau đồ bộ 6 giờ (c) và sau đồ bộ 8 giờ (đ). Phân bố trường nước dâng và dòng chảy tại các thời điểm sau khi bão đồ bộ 4 giờ.